Variability of Current Streams in Atlantic Canadian Waters: A Model Study

ABSTRACT

Monthly output from a high-resolution numerical ocean model simulation of the North Atlantic Ocean for the 1990–2011 period is analyzed to investigate the properties and relationships between the various current streams in Atlantic Canadian shelf waters at seasonal and annual time scales. Particular focus is placed on the sections of the Atlantic Zone Monitoring Program, which are subdivided into nearshore and shelf-break components. At seasonal time scales, model results indicate that all nearshore series exhibit seasonal cycles with minima during mid-year, but shelf-break series do not. The seasonal cycles are consistent with the barotropic component of the Arctic melt cycle. At annual time scales, shelf-break series show generally decreasing correlations with increasing downstream distance. Correlation coefficients of approximately 0.5 exist for sections on the Newfoundland and Scotian shelves separated by over 2000 km. Remarkably, no correlation is found for the inshore Labrador Current and the flow through the Strait of Belle Isle or other downstream sections. The transport through these sections is found to correlate with across- and along-shelf sea level gradients. On the Scotian Shelf, nearshore series exhibit decreasing sequential correlation. Behaviour of flows into the Gulf of Maine is consistent with a conservation of volume relation whereby an increase in the Nova Scotia Current is compensated for by less inflow and more outflow through the Northeast Channel (and vice versa).

RÉSUMÉ

[Traduit par la rédaction] Nous analysons les données mensuelles de 1990 à 2011 que simule pour l'océan Atlantique Nord un modèle océanique numérique à haute résolution, afin d’étudier les liens entre les divers courants marins du plateau continental du Canada atlantique ainsi que leurs propriétés, et ce, à des échelles saisonnière et annuelle. Nous visons notamment les sections du Programme de monitorage de la zone atlantique (PMZA), qui sont subdivisées en zones longeant le littoral et le rebord du plateau continental. À l’échelle saisonnière, les résultats du modèle indiquent que toutes les séries de données côtières présentent des cycles saisonniers comportant des minimums au milieu de l'année, mais que les données calculées le long du rebord n'en montrent pas. Les cycles saisonniers correspondent à la composante barotropique du cycle de fonte arctique. À l’échelle annuelle, les séries de données provenant du rebord du plateau présentent généralement des corrélations qui décroissent à mesure que la distance augmente en aval. Des corrélations d'environ 0,5 existent pour les sections des plateaux de Terre-Neuve et néo-écossais, séparées par plus de 2000 km. Remarquablement, aucune corrélation ne ressort pour le courant côtier du Labrador et l’écoulement dans le détroit de Belle Isle, ou d'autres sections en aval. Le transport à travers ces sections est corrélé avec les gradients transversaux et longitudinaux du niveau de la mer au-dessus du plateau. Sur le plateau néo-écossais, les séries de données côtières montrent une corrélation séquentielle décroissante. Le comportement de l’écoulement dans le golfe du Maine concorde avec la relation de conservation de volume selon laquelle un débit entrant réduit et un débit sortant accru dans le chenal Nord-Est compensent une augmentation du courant de Nouvelle-Écosse (et vice versa).

KEYWORDS:

• numerical model
• Atlantic Canada
• transports
• seasonal cycle
• annual

Acknowledgements

The authors thank Dr. Y. Wu (Fisheries and Oceans Canada) and two anonymous reviewers for their comments on this manuscript.

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the authors.

Additional information

Funding

Author Z. Wang was funded in part by the Fisheries and Oceans Canada International Governance Strategy program.